How to Engage Active Pedagogy with Physics Faculty: Watch Out for Powerlessness
Quinsigamond Community College（昆西加蒙德社区学院）；College of the Holy Cross（圣十字学院）；University of Central Florida（中佛罗里达大学）
研究发现大学物理教师因感到无力而持续使用讲座教学，需通过增强其改变教学方法的信心来促进主动教学的采用。
2026-01-05 physics.ed-ph
Teaching Fluid Mechanics for Undergraduate Students in Applied Industrial Biology: from Theory to Atypical Experiments
EBI是一个继续教育机构，提供工程硕士学位水平的应用工业生物学教育。流体力学在EBI被认为是困难的学生谁似乎有点没有动力。为了激励他们，我们采用了一种新的以游戏为基础的教学法。让学生从日常生活中获得灵感，找到流体力学的应用，并做实验来验证和验证课程中获得的一些理论结果。在本文中，我们提出了一种创新的教学/学习教学法，其中包括通过游戏学习的概念及其在工程流体力学的影响。介绍了学生在流体力学课程中所做的一些非典型实验。通过学生的教学评价，可以了解学生对课程的感受。通过对学生教学评价的分析，说明了这种方法在激励学生方面的有效性。事实证明，通过游戏学习在流体力学领域取得了巨大成功，课程评估大幅增加。流体力学已逐渐被认为是有趣的、有用的、令人愉快的和容易吸收的。它表明，这种教学法，其中包括教育游戏为学生带来了好处。因此，这些实验似乎是一个非常有效的工具，以改善高等教育的教学/学习活动。
2011-06-03 physics.ed-ph
Transforming the content, pedagogy and structure of an introductory physics course for life sciences majors
在本文中，我们描述了我们如何将我们的大招生介绍性物理序列的生命科学的学生讲座/工作室的格式，并与真实的生物应用物理概念对齐。我们已经改革了教学法，包括研究验证的互动参与的做法，并实现了我们的目标，提高学习收益，可持续性和我们的课程改革的适应性。与传统教学相比，讲座/工作室形式的核心积极参与导致可比或增强的学习收益（通过验证的概念调查衡量）。如果再加上适当的教员准备，这种形式是可持续的，不需要比传统的教授这种课程的模式更多的财政或人力资源。我们已经开发了一套完整的积极参与的教学材料，并提供给我们机构以外的物理教育社区采用。
2017-09-15 physics.ed-ph
Assessing a GTA professional development program
在过去的四年里，物理在佐治亚理工学院的学校一直在准备通过整合教学法，物理内容和专业发展战略的计划，新的研究生助教（GTA）。在这里，我们讨论了我们用来评估该计划的各种评估，其中包括调查，GTA自我报告和学期末学生评估。我们的研究结果表明，GTA谁参加该计划发现其实践活动是有用的，感觉更好地准备教学，利用以学习者为中心的教学策略，并在教学评估中获得较高的分数。
2018-03-08 physics.ed-ph
Toward an Effective Pedagogy of Climate Change: Lessons From a Physics Classroom
有效的气候教育的一个主要障碍是缺乏在课堂上参与气候变化和相关社会环境危机的激进愿景（Kwauk，2020）。气候系统的关键方面：其固有的复杂性和跨学科性，社会和自然系统的纠缠，以及它跨越大尺度的空间和时间的事实-所有这些都对我们现代的，分割的正规教育系统提出了严峻的挑战。我提出了一个以正义为中心的论点，在科学，社会和正义的关系中，气候变化的跨学科概念化，旨在与气候系统的特征相结合，使其具有挑战性。基于教学实验在本科物理课堂上的非科学专业，我确定了五个一般的障碍，教学气候变化，并制定了四个方面的有效的气候教学法：科学技术，跨学科，本体认识论，和心理社会行动的尺寸。在一个协作的课堂文化的背景下，通过转型学习，我描述了使用的元概念框架，随着气候正义的问题，旨在实现所有四个方面的有效的气候教学法。这个广泛的整体框架可能适用于本科物理学以外的背景和学科。
2021-03-06 physics.ed-ph
Flipping the Large-Enrollment Introductory Physics Classroom
大多数STEM学生在大规模招生（N $\gtrsim$ 100名学生）教室中体验介绍性物理序列，由一名讲师领导，并由几名助教支持。这项工作描述的方法和原则，我们用来创建一个有效的“翻转课堂”在大招生介绍物理课程，取代了大部分传统的讲座时间与课堂上的学生驱动的活动。在这项工作中，我们比较学生学习的课程，由作者与翻转课堂教学法与更传统的教学法。通过比较考试中相同的问题，我们发现，与以讲师为中心的传统课堂中的学生相比，以学生为中心的翻转课堂中的学生获得了显着的学习收益。此外，我们发现，通常看到的介绍物理序列中的性别差距显着减少翻转教室。
2018-07-10 physics.ed-ph
The Two Subcultures: The teaching of theory and Physics' place in the college curriculum
在最近与同事合作修订我们机构的通识教育课程期间，我遇到了许多关于自然科学的看法。我惊讶地发现，科学学科之间对科学教育学的看法差异很大，特别是关于科学哲学和认识论的问题，表现在教学理论概念及其发展的方法上。这些认识表明，物理学在大学课程中占有独特的作用，即使在入门级，也向学生介绍通过理论手段获得知识和基于实验证据的理论评估。
2015-08-02 physics.ed-ph physics.soc-ph
Enhance your smartphone with a Bluetooth Arduino nano board
在实验物理教学中使用智能手机在参与，教学和灵活性方面提供了许多优势。但它存在可能危及设备的缺点，并且还面临不同智能手机上可用传感器的异质性。我们提出了一种低成本的替代方案，保留了智能手机的优势：使用配备了各种传感器的微控制器，使用蓝牙低功耗协议将数据传输到智能手机。该设备可以借给学生，风险很小，并用于进行广泛的实验。它开辟了新的物理教学方式。
2021-07-22 physics.ed-ph
From Floors to Electrons: Using a Building Analogy and Cartooning to Teach Quantum Numbers
The University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）
本文通过建筑类比和卡通图示，帮助学生更直观理解量子数概念，使量子物理基础教学更早纳入课程体系。
2026-05-08 physics.ed-ph
Transforming student learning with classroom communication systems
自1993年以来，马萨诸塞大学物理教育研究小组（UMPERG）开发了课程和教学技术与课堂交流系统（CCS）的使用，并研究了基于CCS的教学的有效性。本公告描述了CCS如何影响“互动教学法”并从根本上改变学习过程。它包括从十年经验中吸取的教训中提出的建议。
2005-08-18 physics.ed-ph
Quantum Science and Technologies in K-12: Supporting Teachers to Integrate Quantum in STEM Classrooms
本文通过调查、访谈和工作坊资料研究49名K-12教师的量子专业学习，发现教师普遍热情高并能联系数学与科学，但较少联系计算且存在教学障碍。
2024-04-04 physics.ed-ph
Teacher-Driven Professional Development and the Pursuit of a Sophisticated Understanding of Inquiry
美国对高素质物理教师的需求已经确立，改革工作正在进行，以开发新颖和创新的教师专业发展经验，提高K-12物理教育的质量。精简掌握是一个NSF资助的，以学习者为中心的专业发展计划，旨在利用教师的知识和经验，推动物理教师掌握自己的领域。在这个教师驱动的计划中，教师参与者选择自己的目标和成长领域。这些领域之一是探究导向课程的开发和实施，以及传统课程的适应性，以更大的探究导向。结果表明，教师的探究教学和学习的概念已经变得更像专家，因为他们已经从事教师参与驱动的经验，在追求更大的理解和更有效的课堂实践。
2018-12-05 physics.ed-ph
Teaching to Learn: iPads as Tools for Transforming Physics Student Roles
担任学习助理（LA）的学生有机会教授他们正在学习的内容，同时也学习有效的教学法，他们在高级内容课程中取得了成绩，并在学习科学的态度上发生了积极的转变[V. Olehman，S. Pollock & N. Finkelstein，Amer J Physics 78，11（2010）]。虽然洛杉矶的经验对高中生也很有价值，但高级高中生的紧凑时间表和学分要求限制了在高中阶段实施传统洛杉矶课程的机会。为了向高中物理学生提供类似LA的体验，iPad被用作学生合成屏幕播放视频教程的工具，供学生访问、审查和评估。在整个学年的课程中，iPad在一对一的平板电脑对学生的环境中使用。本研究调查了一对一的iPad环境和使用iPad创建教与学（TtL）的经验，对学生的机构和学习科学的态度的影响。由NSF资助的项目# DUE 934921。
2014-08-11 physics.ed-ph
Transforming the Preparation of Physics GTAs: Curriculum Development
研究生助教（GTA）是本科生教育的关键合作伙伴。鉴于GTA可能对本科生的学习产生巨大的影响，为他们提供适当的教学准备非常重要。但GTA本身就是学生，并不是所有人都想从事学术事业。将GTA准备充分融入研究生的专业发展降低了参与的障碍，使所有研究生都可以从探索教学及其在许多潜在职业道路上的应用的机会中受益。在本文中，我们描述了一个GTA准备课程的设计和实施的第一年博士。佐治亚理工学院物理学院的学生。通过实施和修订的年度周期，由我们开发的3P框架（教育学，物理学，专业发展）的指导下，该课程已发展成为一个强大而全面的专业发展计划，深受物理研究生的欢迎。
2021-09-01 physics.ed-ph
Towards Scientific Literacy in Inclusive Science Education
针对教师难以设计包容性科学课程的问题，德国NinU网络提出NinU框架，整合科学教育与包容性教学法，通过理论、示例和练习支持教师规划与反思，以促进科学素养的普及。
2024-11-06 physics.ed-ph
A project-based course about outreach in a physics curriculum
我们描述了一个本科课程，物理系的学生被要求构思自己的拓展项目。该课程在项目概念和教学法和推广教育之间交替进行，并以公开展示结束。我们描述了它的实际实施和好处。通过对学生的问卷调查和项目分析，探讨了“做中学”教学法的优点和不足。
2016-04-13 physics.ed-ph physics.pop-ph physics.soc-ph
Bridging Physics and Biology Teaching through Modeling
随着生物学的前沿越来越多地成为跨学科的，物理教育界一直在不断努力，使物理课更相关的生命科学专业。这些领域之间存在许多明显的差异，包括每个领域研究的系统类型，这些系统的行为，每个领域进行的测量类型以及数学在每个领域中的作用，这些努力变得复杂。尽管如此，物理学和生物学都是依靠观察和测量来构建自然世界模型的科学。在这篇理论文章中，我们提出，努力弥合这两个学科的教学必须强调共享的科学实践，特别是科学建模。我们使用两个学科共同的语言定义建模，并强调如何理解建模过程可以帮助调和物理学和生物学教学之间的明显差异。我们详细阐述了模型如何用于解释，预测和功能的目的，并从每个学科展示关键的建模原则，目前常见的模型。通过在建模的背景下构建跨学科教学，我们的目标是弥合物理学和生物学教学，并为学生提供适用于任何科学学科的建模能力。
2013-12-10 physics.ed-ph
Socratic Dialogs and Clicker use in an Upper-Division Mechanics Course
在非入门物理课程中有效使用互动参与的一般问题仍然是开放的。我们提出了一个为期三年的研究，比较不同的方法来讲课在中级力学课程在科罗拉多州矿业学院。在第一年，讲座是相当传统的。在第二年的讲座进行了修改，包括教师和学生之间的苏格拉底对话。在第三年，教师使用个人反应系统和类似同伴教学的教学法。所有其他的课程材料几乎与传统的讲座课程相同。我们目前的结果，从一个新的概念调查，考试和课程评估。我们观察到学生的考试成绩变化不大，因为演讲技巧的变化，虽然学生一致认为点击器是“课程中最好的部分”，他们“学到的最多”。“事实上，当在这门课程中使用点击器时，学生比使用相同方法的CSM入门课程的学生更有可能参与进来。
2015-05-19 physics.ed-ph
A collaboration to support novice instructors in research-based astronomy teaching
天文学导论是最广泛的大学科学课程之一，也是满足普通教育要求的常用手段。这门课程经常由不同的教师在大部分课程中授课，其中一些人几乎没有接受过天文学的正式培训。因此，教师往往很难帮助学生与他们最后一次正式的科学经验联系起来。在加州州立大学富勒顿分校，我们在天文学入门教学方面进行了改革。我们报告了改革实施的模式，其中包括我们认为有助于我们取得成功的几个关键特征。首先，我们的天文学教师学会了使用研究为基础的课程材料，参加讲习班之前和之后的第一次实施。第二，天文学教师与学生同侪导师合作，作为一个团队，记录和反思的实施进展。第三，教师和同伴指导员的教学团队与科学教育研究人员一起收集有关常见学生概念困难的信息，并制定策略，利用研究和教学文献中的资源来解决这些困难。我们的研究结果表明，这是一个富有成效的和可持续的模式，改革实施，教师的专业发展和研究的教学和学习天文学。
2015-08-26 physics.ed-ph
"Thanks for helping me find my enthusiasm for physics!" The lasting impacts "research in schools" projects can have on students, teachers, and schools
利用6年的评估数据，我们评估了参与基于尖端空间科学，天文学和粒子物理研究的长期大学指导项目计划对各种学生，教师和学校的中长期影响。在完成了为期6个月的项目后，14至18岁的学生报告说，他们对相关科学主题和方法的信心大大增加，并开发了许多技能，这些成果得到了教师的证实。有证据表明，这些项目有助于提高学生对物理的愿望，而科学的愿望（通常很高开始）通常通过他们的参与保持或确认。3年后的纵向评估表明，这些项目对学生来说是持久的经验，他们在随后的大学教育中受益并借鉴。关于学生目的地的数据表明，他们参与研究项目使他们比预期更有可能攻读物理和STEM学位。从PRiSE产生的共同创造的新物理研究的情况下，似乎也有强大的影响，不仅对学生的共同作者，但参与学生从其他学校也。教师也通过参与该方案受到了积极影响，该方案影响了他们自己的知识、技能和教学法，并在他们所在的更广泛的学校产生了有利的影响。这些影响表明，类似的“学校研究”举措可以发挥作用，帮助高等教育增加物理和/或STEM的吸收和多样性，并有意义地加强学校内的STEM环境。
2021-04-09 physics.ed-ph
SimPal: Towards a Meta-Conversational Framework to Understand Teacher's Instructional Goals for K-12 Physics
针对现有对话式AI教学智能体预设教学目标难调整、与教师教学需求错位的问题，本研究提出元对话框架SimPal，通过自然对话识别教师教学目标并生成符号表示以适配原有智能体，在63个物理模拟上验证了其高准确度。
2024-07-08 physics.ed-ph
Development of soft and hard skills of high-school students via Young Physicists' Tournament
本研究通过问卷对比发现，青年物理学家锦标赛能显著提升高中生的物理、数学、建模等硬技能及沟通、团队合作等软技能，且教师评价比学生更积极，证明其教育投入具有重要价值。
2025-08-21 physics.ed-ph
Teaching assistants' beliefs regarding example solutions in introductory physics
作为一个更大的研究的一部分，以了解教师的考虑，在物理学导论课程的学习和教学解决问题，我们调查了信仰的第一年研究生助教（TA）关于使用的例子解决方案在物理学导论。特别是，我们研究如何促进专家般的问题解决的目标是体现在考虑的研究生助教选择的例子解决方案。24个一年级研究生助教被要求讨论他们的目标，为学生提供示例解决方案。还向他们提供了不同的示例解决方案，并要求他们讨论他们对突出解决方案功能的偏好。助教的意识，偏好和实际做法相关的解决方案功能进行了检查，从文献中的专家般的问题解决方法建模的建议。本研究的结论是，帮助学生发展一种专家般的解决问题的方法的目标是许多助教的考虑使用的例子解决方案。然而，助教们没有注意到，也没有使用研究文献中描述的许多功能来支持这一目标。他们的信念和实践之间存在这种差距的一个可能的解释是，这些特征与另一套强大的价值观相冲突，这些价值观涉及保持学生参与，制定适当的标准，以及时间要求和成绩分配等务实的考虑。
2016-02-18 physics.ed-ph
Investigation of the effectiveness of applying ChatGPT in Dialogic Teaching Using Electroencephalography
Shaanxi Normal University（陕西师范大学）；Central China Normal University（华中师范大学）
本研究通过34名本科生的对比实验和脑电图数据，发现ChatGPT在对话式教学中虽能促进认知活动和知识基础建立，但在知识迁移与创造力培养上不如人类教师，建议将其与传统教师协同使用以提升教学质量。
2024-06-11 cs.AI cs.CY physics.ed-ph
Why are differential equations used for expressing the laws of physics?
几乎所有的物理学理论都用微分方程来表达物理定律。有人会问：为什么是微分方程？它们有什么特别之处？这篇文章解决了这些问题，并提出了一个基于调查的讲座，学生和教师进行讨论。它有两个目标：（1）帮助本科生了解微分方程在物理学中应用的原理，（2）展示有意义和互动的数学演示如何帮助学生享受学习物理的乐趣。
2014-06-04 physics.ed-ph
Building Bridges in Quantum Information Science Education: Expert Insights to Guide Framework Development for Interdisciplinary Teaching and Evolution of Common Language
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
本文通过专家访谈，探讨了跨学科量子信息科学教育中共同语言发展、抽象层次与物理细节平衡以及学生职业选择的核心问题，并提出了教学框架发展的指导。
2025-12-12 physics.ed-ph
Using Unguided Peer Collaboration to Facilitate Early Educators' Pedagogical Development: An Example from Physics TA Training
University of Pittsburgh（匹兹堡大学）
本研究通过物理助教培训中的无指导同伴协作，发现其能显著提升内容与教学知识，兼具知识构建与共同构建双重益处，并适用于大学前教师发展。
2025-10-15 physics.ed-ph
Physics, Environment and Environmental Education; Perceptions from trainee Natural Science teachers
本研究通过问卷调查自然科学准教师对物理与环境教育关系的认知，发现二者融合有助于形成环境整体观、批判性思维及持久而有动机的跨学科学习。
2025-01-06 physics.ed-ph
Teaching Light Polarization by Putting Art and Physics Together
光的偏振有许多技术应用，它的发现对于揭示电磁波的横向性质至关重要。然而，尽管它的基本和实际的重要性，在高中光的这种性质往往被忽视。这是一个遗憾，不仅因为它的概念相关性，而且因为偏振提供了用低成本材料进行许多美丽实验的可能性。此外，对这一问题的处理非常适合艺术，生物学和技术之间的跨学科方法，这通常使学生对事物更感兴趣。由于这些原因，我们为高中和本科生开发了一个光偏振实验室。当双折射材料置于两个交叉的偏振滤光片之间时，他们可以看到美丽的图像。色彩缤纷的图像让他们想起那些抽象画或外星风景。通过这种多学科的教学方法，学生更加投入和参与，相应物理概念的学习过程也更加有效。
2018-03-26 physics.ed-ph physics.optics
Student created video content for assessment, experiential learning, and service
本研究探讨用学生创作数字媒体项目替代物理期中评估的可行性，验证了同行评审、学生生成媒体及自评在学习、评估和服务上的价值，还搭建了适配OpenStax教材的基础物理视频库，证实该非传统模式适配数字化异步教学趋势。
2020-10-27 physics.ed-ph
Valuing science and the teaching of Physics through theatrical communication
本研究探索科学教学新路径，以原创天文主题戏剧剧本为载体，通过戏剧传播赋能科学价值与物理教学，证实其兼具教育与娱乐价值，能激发学生协作与创意，助力科学普及。
2025-01-23 physics.ed-ph physics.soc-ph
On making physics relevant to society in general and to scientists in particular: Closing the epistemic gap
物理学有一个坏的新闻：它被大多数人认为是一个无聊的学科，因为他们的高中时代。它没有任何魅力，只有辛劳和痛苦，对许多从事它的人来说，最终的景象往往是失业。会不会是物理学家不知道如何传达他们的学科需要什么？我将解决的问题是使物理学与社会和科学家普遍相关。我还将处理教学和实践物理的方法和教育方面，以及需要关闭物理教学和物理学家的理解之间的认识差距。物理学家懂物理吗？
2022-08-13 physics.ed-ph physics.hist-ph physics.soc-ph
Active and Cooperative Learning Paths in the Pigelleto's Summer School of Physics
自2006年以来，Pigelleto的物理暑期学校是引导学生走向物理学的重要任命。它是一个完全沉浸式的学校，在物理学的实际主题或在高中很少追求的领域，即量子力学，新材料，能源。学生，通常四十，在实验室从事许多活动，并被迫成为积极的参与者。此外，还鼓励他们以小组形式开展合作，以介绍和分享所取得的成果。在过去的几年里，学校成为年轻教师的培训机会，参与规划和实现选定的活动。学生的实验室活动通常由一位年轻的专家教师监督，以确定正确的方法。
2012-01-06 physics.ed-ph physics.pop-ph physics.soc-ph
